PEG模擬干旱脅迫下6份冬小麥種子抗旱性評價

曹 勇，姬虎太，裴雪霞，鄭 軍，王 敏，馬小飛，李曉麗

（山西省農業科學院小麥研究所，山西臨汾041000）

PEG模擬干旱脅迫下6份冬小麥種子抗旱性評價

曹 勇，姬虎太，裴雪霞，鄭 軍，王 敏，馬小飛，李曉麗

（山西省農業科學院小麥研究所，山西臨汾041000）

為給小麥抗旱鑒定指標的篩選、小麥品種的培育與利用提供科學依據，在聚乙二醇（PEG-6000）水分脅迫條件下研究了6份旱地小麥種質對水分脅迫的反應，并在種子萌發期進行了抗旱性評價。結果表明，PEG脅迫降低了小麥種子的發芽率、發芽勢、發芽指數，抑制了胚芽長、主胚根長度。綜合評價認為，6份小麥種質資源中有3份材料（47-12，47-23，47-43）的滲透調節能力較強，具有較強的抵御干旱脅迫的能力，萌芽期的抗旱性強。

水分脅迫；種子；發芽

山西十年九旱，旱地小麥在山西小麥生產中占有重要地位，種植面積約占總面積的2/3。山西省小麥種植期間頻頻發生嚴重干旱，抗旱性強的小麥品種越來越受到農民的歡迎[1]。高滲透溶液模擬水分脅迫鑒定品種的抗旱性已得到廣泛應用。聚乙二醇（PEG）是一種中性長鏈多聚化合物，可配制成預定的不同梯度水勢溶液，模擬土壤自然水分脅迫狀況。

本試驗以PEG-6000模擬干旱脅迫，對山西省農業科學院小麥研究所化驗室的6份以晉麥47為母本的旱地小麥F6材料進行萌發期的抗旱性評價，以期為小麥抗旱性指標的篩選及抗旱性小麥品種的選育提供理論依據[2-3]。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試材料來源于山西省農業科學院小麥研究所選育的后代品系47-3（W1），47-8（W2），47-12（W3），47-23（W4），47-43（W5），47-89（W6）。收獲時間為2014年6月20日。

1.2 試驗設計

1.2.1 室內試驗 設P1，P2，P3，P4，P5共5個干旱處理，其中，P1為對照（CK），以蒸餾水為培養液；P2，P3，P4，P5分別采用5%，10%，15%，20%不同濃度的PEG-6000溶液室內模擬水分脅迫條件，每個處理設3個重復。

精選大小一致、重量差別不大的種子置于蒸餾水中浸泡24 h，用75%的酒精消毒后，再用蒸餾水沖洗后陰干[4]，用消過毒的鑷子夾住種子逐粒均勻置于2層濾紙的培養皿中，并保證胚部向上且朝向同一側，置床完畢后，在培養皿中均勻加入不同濃度的PEG-6000溶液和清水，并保證種子與濾紙接觸良好，將培養皿放入光照培養箱中，溫度保持在20～24℃，每天掀蓋通風3～5 min，并在培養皿內加入相應濃度的溶液數滴，以保證溶液不短缺，同時每天檢查是否有霉變，及時揀出發霉、腐爛種子，把發霉的種子用75%的酒精溶液清洗，以免感染其他種子。

1.2.2 田間試驗 6個供試小麥材料于10月2日直接播種于旱地鑒定田，試驗設計為隨機區組排列，小區面積為12 m2（5 m×2.4 m），小區間設置1 m的隔離區。田間除草和植物保護措施按旱地管理要求進行。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 發芽率和發芽勢的測定 從種子置床之日起觀察，以胚芽長度達到種子長度1/2時作為發芽標準。每天記錄發芽種子數。4～5d計算發芽勢，7d計算發芽率。當連續7d不發芽時作為發芽結束期。

發芽率＝正常發芽粒數/供試種子數×100%；發芽勢＝種子發芽高峰時的發芽個數/供試種子數×100%。

1.3.2 種子萌發抗旱指數和貯藏物質運轉率的測定 第8天剪下根芽，分別測量胚芽和胚根長，同時稱量胚芽、胚根與籽粒（剩余部分）的鮮質量，之后將其置于烘箱中烘至恒質量后稱其干質量[5]。

種子萌發抗旱指數＝干旱脅迫種子萌發抗旱指數（PIS）/對照種子萌發抗旱指數（PID）；其中，PI＝（1.00）nd2＋（0.75）nd4＋0.5nd6＋0.25nd8；nd2，nd4，nd6，nd8分別為第2，4，6，8天的種子萌發率。

干物質轉運率=（芽干質量+根干質量）/（芽干質量＋根干質量＋籽粒干質量）×100%。

1.4 數據分析

使用Excel 2003對數據進行整理和分析。

2 結果與分析

2.1 干旱脅迫對6個冬小麥品系的發芽率和發芽勢的影響

由圖1，2可知，6個小麥品系都隨著PEG-6000溶液濃度的升高，即干旱脅迫加劇，發芽率和發芽勢都逐漸下降。P1，P2，P3處理下，各種子間發芽率和發芽勢差異不明顯，當PEG濃度升高到P4和P5時，尤其是在P5處理下，W3，W4，W5品系的發芽率和發芽勢要明顯高于W1，W2，W6品系。

2.2 干旱脅迫對冬小麥品系萌發抗旱指數的影響

萌發抗旱指數的大小與種子在干旱脅迫下萌發情況好壞有直接關系[6-7]，萌發抗旱指數越大，種子在干旱脅迫下萌發情況越好。從圖3可以看出，6個小麥品系在PEG-6000濃度為20%時的萌發抗旱指數由大到小依次為：W5＞W3＞W4＞W6＞W1＞W2。這與田間鑒定的抗旱性一致，進一步證實了種子的抗旱性可以用萌發抗旱指數作為評價指標[8]。

2.3 干旱脅迫對冬小麥品系貯藏物質轉運率的影響

從圖4可以看出，隨著PEG濃度的增加，即干旱脅迫的加劇[9]，6個小麥品系的干物質轉運率都有下降趨勢，在P1處理下，干物質轉運率表現為W3（83%）＞W5（73%）＞W4（67%）＞W1（61%）＞W2（55%）＞W6（53%）；P5處理時，W1下降幅度最大，干物質轉運率表現為W3（36%）＞W5（32%）＞W4（29%）＞W2（24%）＞W6（20%）＞W1（11%）。

3 結論與討論

小麥產量的高低直接關系到面粉生產和食品工業的發展[10-12]。山西旱地麥田產量的高低依賴天然降水，而山西十年九旱，天然降水總量不足、分布不均、耗散大是限制小麥生產潛力的主要因素[13]。因此，深入研究苗期各抗旱指標和水分利用效率，有針對性地選擇抗旱性好、水分利用效率高的小麥品種是今后山西小麥旱地育種的關鍵所在。本研究通過比較不同PEG濃度處理下的各小麥品系材料的發芽率、發芽勢、萌發抗旱指數和干物質轉運率，選出具有代表性、抗旱綜合表現好的品系材料47-12，47-23，47-43。

干旱導致組織和細胞的水勢降低，進而影響植物的各種生理過程[14]。發芽期干旱脅迫可使小麥種子發芽率降低，從而影響出苗率和成穗率[15]，最終使得產量降低[16-17]。小麥發芽期抗旱能力的高低，決定了其播種后的出苗能力和出苗整齊度。胚芽鞘長度法可以對小麥抗旱性進行初期鑒定，相對發芽率、貯藏物質轉運率也可作為鑒定小麥萌發期抗旱性的可靠指標。本試驗認為，模擬干旱脅迫的PEG-6000最佳處理濃度為20%，這與國家小麥區試以19.2%PEG-6000作為小麥種子萌芽期抗旱鑒定的輔助指標相近[18-20]。

綜上所述，不同小麥品種對干旱的適應程度不同，本試驗中干旱脅迫下相對種子發芽率、發芽勢、萌發抗旱指數和干物質轉運率的結果基本一致，綜合表明，47-12，47-23，47-43的滲透調節能力較強，具有較強的抵御干旱脅迫的能力，萌芽期的抗旱性強。通過幼苗期小麥抗旱指標的測定，選擇生育前期抗旱性強的小麥品種對山西旱地小麥生產和育種都至關重要。

本試驗的不足之處是選用品種（系）太少，并且母本都為晉麥47，應該在眾多品種（系）中進行幼苗抗旱指標的鑒定，同時由于田間鑒定受環境因素影響大，年間變化大，最好在人工氣候室和干旱棚內進行。

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Evaluation of Drought Resistance of Six Winter Wheat Seeds under PEG Simulated Drought Stress

CAOYong，JI Hutai，PEI Xuexia，ZHENGJun，WANGMin，MAXiaofei，LI Xiaoli
（Institute ofWheat，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Linfen 041000，China）

To provide a scientific basis for the selection ofdrought resistance identification indexes and the breeding and utilization of wheat varieties,in this paper,the response of 6 wheat germplasm to water stress was studied,and the drought resistance of the seed germination stage was evaluated under PEG-6000 water stress.The results showed that the PEG stress reduced wheat seed germination rate,germination potential,germination index,inhibited germ length and main radicle length.Comprehensive evaluation showed that 3 materials's osmotic regulation ability（47-12,47-23,47-43）was stronger in 6 wheat resources,they had the stronger ability to resist drought stress,strongdrought resistance in the embryonic stage.

water stress;seed;germination

S512.1＋1

A

1002-2481（2016）06-0723-03

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.06.01

2016-01-09

山西省農業科學院攻關項目（YGG1509）；山西省農業科學院科技自主創新能力提升工程項目（2015zzcx-04）

曹 勇（1984-），男，山西臨汾人，助理研究員，碩士，主要從事小麥育種和品質檢測研究工作。姬虎太為通信作者。